Lần đầu tiên, một phép đo khí mê-tan tại chỗ trên Sao Hỏa - được thực hiện bởi nhà thám hiểm NASA Curiosity - đã được xác nhận độc lập từ quỹ đạo, bởi ESA Lốc Sao Hỏa. Nó có thể là một đầu mối của cuộc sống sao Hỏa?
Nghệ sĩ khái niệm về Mars Express trên quỹ đạo quanh Sao Hỏa. Phân tích mới về dữ liệu từ tàu vũ trụ đã độc lập xác nhận phát hiện khí mê-tan đầu tiên của NASA rover Curiosity vào năm 2013. Hình ảnh thông qua Viện nghiên cứu hành tinh DLR.
Trường hợp Marsane methane đến từ đâu? Đó là một trong những bí ẩn hấp dẫn nhất đối với các nhà khoa học sao Hỏa trong những năm gần đây. Có thể khí mê cung Mars Mars là bằng chứng của trận đấuđời sống?
Bây giờ, có một xác nhận tương quan về một phát hiện đáng kể về mêtan. Nó lần đầu tiên một phép đo tại chỗ đã được xác nhận độc lập từ quỹ đạo. Kể từ khi hạ cánh vào năm 2012, người đi lang thang NASA NASA Curiosity đã có lúc phát hiện ra khí mê-tan trong bầu khí quyển Sao Hỏa. Nghiên cứu mới - do Marco Giuranna từ Viện Vật lý thiên văn Quốc gia và Viện Vật lý Thiên văn và Vũ trụ Không gian ở Rome, Ý xác nhận, đã xác nhận rằng quỹ đạo ESA Lốc Sao Hỏa đã phát hiện ra khí mêtan vào tháng 6 năm 2013 sau khi tò mò. Phát hiện được đánh giá ngang hàng đã được báo cáo trong Khoa học tự nhiên vào ngày 1 tháng 4 năm 2019. Theo Dmitri Titov, nhà khoa học dự án ESA từ Mars Express:
Mars Express là người đầu tiên báo cáo phát hiện đáng kể khí mêtan từ quỹ đạo quanh Sao Hỏa, và bây giờ, 15 năm sau, chúng ta có thể công bố phát hiện khí mêtan đồng thời và cùng vị trí đầu tiên với một chiếc máy bay trên bề mặt.
Tại sao khí mêtan trên sao Hỏa lại thú vị với các nhà khoa học? Viết trong Khoa học năm ngoái, Eric Hand đã gọi loại khí này nước thải của cuộc sống, chủ yếu là do khoảng 16% lượng khí thải mêtan hàng năm của Trái đất đến khí quyển đến từ những con bò. ESA đã giải thích:
Phân tử thu hút sự chú ý như vậy bởi vì trên Trái đất mêtan được tạo ra bởi các sinh vật sống, cũng như các quá trình địa chất. Bởi vì nó có thể bị phá hủy nhanh chóng bởi các quá trình khí quyển, bất kỳ sự phát hiện nào của phân tử trong khí quyển sao Hỏa có nghĩa là nó phải được giải phóng gần đây - ngay cả khi chính khí mêtan được sản xuất hàng triệu hoặc hàng tỷ năm trước và bị mắc kẹt trong các hồ chứa dưới lòng đất cho đến tận bây giờ.
Mặc dù các quan sát tàu vũ trụ và kính viễn vọng từ Trái đất nói chung đã báo cáo không có hoặc phát hiện ra khí mê-tan rất thấp, hoặc các phép đo ngay ở giới hạn khả năng của các thiết bị, một số gai nhọn, cùng với sự thay đổi theo mùa của Curiosity tại vị trí của nó trong Gale Crater, đưa ra câu hỏi thú vị về cách nó được tạo ra và phá hủy trong thời đại hiện nay.
Mức tăng đột biến tháng 6 năm 2013 mà Curiosity nhìn thấy là khoảng sáu ppb (phần tỷ), trong khi Mars Express phát hiện ngày sau khi đo được khoảng 15 ppb. Đó là rất nhỏ so với mức độ khí mê-tan trong bầu khí quyển Trái đất, nhưng vẫn còn đáng kể. Để so sánh, mức độ nền của mêtan trong miệng núi lửa Gale có xu hướng dao động từ 0,24 ppb đến 0,65 ppb. Từ tờ giấy:
Các báo cáo về phát hiện mêtan trong bầu khí quyển sao Hỏa đã được tranh luận dữ dội. Sự hiện diện của khí mê-tan có thể tăng cường khả năng cư trú và thậm chí có thể là một dấu hiệu của sự sống. Tuy nhiên, không có phát hiện đã được xác nhận với các phép đo độc lập. Ở đây, chúng tôi báo cáo một phát hiện chắc chắn 15,5 ± 2,5 ppb theo thể tích khí mê-tan trong bầu khí quyển sao Hỏa trên miệng núi lửa Gale vào ngày 16 tháng 6 năm 2013, bằng Máy quang phổ Fourier hành tinh trên tàu Mars Express, một ngày sau khi quan sát tại chỗ một luồng khí mê-tan sự tò mò Khí mê-tan không được phát hiện trong các đoạn quỹ đạo khác. Việc phát hiện sử dụng hình học quan sát được cải thiện, cũng như xử lý và phân tích dữ liệu phức tạp hơn, và tạo thành một phát hiện độc lập đồng thời, độc lập. Chúng tôi thực hiện các mô phỏng tổng thể của bầu khí quyển sao Hỏa để xác định một khu vực nguồn tiềm năng ở phía đông của miệng núi lửa Gale. Phân tích địa chất độc lập của chúng tôi cũng chỉ ra một nguồn trong khu vực này, nơi các đứt gãy của Aeolis Mensae có thể mở rộng thành băng nông được đề xuất của hệ tầng Medusae Fossae và giải phóng khí bị kẹt bên dưới hoặc trong băng.Việc xác định vị trí phát hành có thể xảy ra của chúng tôi sẽ cung cấp trọng tâm cho các cuộc điều tra trong tương lai về nguồn gốc của khí mêtan trên sao Hỏa.
Theo một nghiên cứu mới, lưới khu vực xung quanh miệng núi lửa Gale nơi khí mêtan có khả năng bắt nguồn cao nhất. Hình ảnh thông qua ESA / Giuranna et al. (2019).
Mặc dù các kết quả từ Curiosity đã tự đứng vững, nhưng xác nhận bổ sung từ Mars Express tiếp tục củng cố phát hiện và giúp thu hẹp vị trí bắt nguồn của khí mêtan, như Giuranna giải thích:
Nói chung, chúng tôi không phát hiện ra bất kỳ khí mê-tan nào, ngoài một phát hiện xác định khoảng 15 phần tỷ theo thể tích khí mê-tan trong khí quyển, hóa ra là một ngày sau khi Curiosity báo cáo tăng đột biến khoảng sáu phần tỷ.
Mặc dù các phần tỷ nói chung có nghĩa là một lượng tương đối nhỏ, nhưng điều này khá đáng chú ý đối với Sao Hỏa - phép đo của chúng tôi tương ứng với trung bình khoảng 46 tấn khí mêtan có trong khu vực 49.000 km2 được quan sát từ quỹ đạo của chúng ta.
Vì vậy, cả rover và orbiter đều xác nhận sự tăng vọt của mêtan, nhưng nó đến từ đâu? Nhóm nghiên cứu Curiosity suy đoán tại thời điểm mà nó đến từ một nơi nào ngay phía bắc của rover, nhưng vẫn bên Gale Crater, nơi rover đã được kể từ năm 2012. Tuy nhiên, phân tích mới cho thấy nó nhiều khả năng xuất phát từ bên ngoài miệng núi lửa, khoảng 310 dặm ( 500 km) về phía đông. Theo Giuranna:
Dữ liệu Mars Express mới của chúng tôi, được thực hiện một ngày sau khi ghi Curiosity, thay đổi cách giải thích nguồn gốc của khí mêtan, đặc biệt là khi xem xét các mô hình lưu thông khí quyển toàn cầu cùng với địa chất địa phương. Dựa trên bằng chứng địa chất và lượng khí mê-tan mà chúng tôi đo được, chúng tôi nghĩ rằng nguồn này khó có thể nằm trong miệng núi lửa.
Minh họa mô tả những gì quá trình có thể tạo ra và phá hủy khí mê-tan trên sao Hỏa. Khí mêtan rất có thể bắt nguồn từ bên dưới bề mặt và được giải phóng vào khí quyển thông qua các vết nứt dưới bề mặt. Hình ảnh qua ESA.
Hai phân tích độc lập đã đi đến cùng một kết luận. Khu vực xung quanh miệng núi lửa Gale được chia thành các lưới rộng 250 km2 để thu hẹp vị trí của cành.
Các nhà nghiên cứu từ Viện Khí quyển Không gian Hoàng gia Bỉ (BIRA-IASB) tại Brussels, Bỉ, đã tiến hành phân tích đầu tiên, sử dụng mô phỏng máy tính để tạo ra một triệu kịch bản phát thải có thể cho mỗi ô vuông, để dự đoán xác suất phát thải khí mêtan cho mỗi những địa điểm đó. Các mô phỏng rất toàn diện, có tính đến dữ liệu đo được, các kiểu lưu thông khí quyển dự kiến và cường độ và thời gian giải phóng khí mê-tan dựa trên hiện tượng địa chất của rò rỉ khí.
Các nhà địa chất từ Viện Địa vật lý và Núi lửa Quốc gia ở Rome, Ý và Viện Khoa học Hành tinh ở Tucson, Arizona, đã thực hiện phân tích thứ hai. Điều này tập trung vào việc xác định các đặc điểm vật lý trong địa hình có thể liên quan đến sự rò rỉ khí mêtan từ bên dưới bề mặt. Những đặc điểm như vậy là phổ biến trên Trái đất, bao gồm các đứt gãy kiến tạo, núi lửa bùn và các trường khí tự nhiên. Theo đồng tác giả Giuseppe Etiope:
Chúng tôi đã xác định các đứt gãy kiến tạo có thể mở rộng bên dưới một khu vực được đề xuất để chứa băng nông. Vì băng vĩnh cửu là một con dấu tuyệt vời cho khí mêtan, nên có thể băng ở đây có thể bẫy khí mêtan và giải phóng nó theo từng đợt dọc theo các đứt gãy xuyên qua lớp băng này.
Đáng chú ý, chúng tôi thấy rằng mô phỏng khí quyển và đánh giá địa chất, được thực hiện độc lập với nhau, đã đề xuất cùng một khu vực xuất xứ khí mêtan. Điều này rất thú vị và phần lớn là bất ngờ.
Sơ đồ mô tả sự thay đổi theo mùa của lượng khí mêtan được phát hiện bởi người đi đường Curiosity, đạt cực đại trong những tháng ấm hơn. Hình ảnh thông qua NASA / JPL-Caltech.
Sự giải phóng khí metan định kỳ hoặc không liên tục từ các nguồn như thế này sẽ phù hợp với các quan sát từ các kính thiên văn và tàu vũ trụ khác nhau trong nhiều năm. Đồng tác giả Frank Daerden nói thêm:
Kết quả của chúng tôi ủng hộ ý tưởng rằng việc giải phóng mêtan trên sao Hỏa có thể được đặc trưng bởi các sự kiện địa chất nhỏ, thoáng qua chứ không phải là sự hiện diện toàn cầu liên tục, nhưng chúng ta cũng cần hiểu rõ hơn về cách loại bỏ khí mêtan khỏi khí quyển và cách điều hòa dữ liệu của Mars Express với kết quả từ các nhiệm vụ khác.
Các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng nguồn khí mêtan có khả năng nhất sẽ đến từ dưới lòng đất và những kết quả này dường như ủng hộ điều đó. Các túi khí mêtan có thể được giải phóng định kỳ bởi các sự kiện địa chất nhỏ như vậy. Sự tò mò cũng đã xác định rằng việc phát hành khí mê-tan gần vị trí của nó là theo mùa, rõ ràng có liên quan đến thời kỳ nhiệt độ ấm lên vào mùa hè, những vụ nổ nhỏ của khí mê-tan bị giữ lại được giải phóng bằng cách làm ấm lớp băng có thể giải thích.
Hành trình khám phá tò mò của NASA đã phát hiện ra sự tăng đột biến về mức độ khí mêtan trong khí quyển vào năm 2013 và 2014. Quỹ đạo quỹ đạo ESA Lẩu Mars Express cũng xác nhận lại phát hiện đầu tiên trong số những phát hiện đó. Hình ảnh qua NAS / JPL-Caltech.
Việc tìm ra vị trí của ít nhất một đợt tăng mêtan là rất quan trọng, nhưng nó không cho chúng tôi biết làm sao mêtan được tạo ra ở nơi đầu tiên. Trên trái đất, các sinh vật sống tạo ra phần lớn khí mê-tan, bao gồm cả dưới lòng đất. Nó cũng có thể bắt nguồn từ hoạt động địa chất, tuy nhiên. Có phải sự sống cũng tạo ra sao băng Mars Mars - rất có thể là vi khuẩn - hoặc địa chất? Chúng tôi không biết, và chỉ những quan sát tiếp theo mới có thể giúp trả lời câu hỏi đó. Vẫn còn câu hỏi về nguyên nhân khiến khí mêtan biến mất một cách nhanh chóng như vậy. Trong khi đó, việc phân tích các nguồn khí mêtan sẽ tiếp tục, như Giuranna lưu ý:
Chúng tôi sẽ phân tích lại nhiều dữ liệu được thu thập bởi công cụ của chúng tôi trong quá khứ, đồng thời tiếp tục nỗ lực giám sát liên tục của chúng tôi, bao gồm phối hợp một số quan sát với Tàu quỹ đạo khí ExoMars Trace.
Tàu quỹ đạo khí Trace (TGO) - một phần của nhiệm vụ ESA từ ExoMars - bất ngờ được tìm thấy Không Khí mê-tan trong các nghiên cứu đầu tiên về bầu khí quyển sao Hỏa, nhưng có thể nó chỉ nhìn đúng thời điểm, vì các vụ nổ khí mê-tan dường như là theo mùa trong tự nhiên. Hy vọng những quan sát sắp tới sẽ thành công hơn - tàu vũ trụ mang theo một số công cụ tiên tiến nhất được thiết kế để phân tích khí mê-tan và các loại khí khác.
Điểm mấu chốt: Nguồn gốc của sao băng Mars Mars là một trong những bí ẩn hấp dẫn nhất của hành tinh đỏ. Chúng tôi vẫn không biết liệu khí mê-tan là địa chất hay sinh học - hoặc thậm chí cả hai - nhưng nhờ dữ liệu mới từ Mars Express và Curiosity, chúng tôi hiện đang bắt đầu đóng cửa Ở đâu khí mêtan đến từ - một bước quan trọng để xác định gì đang tạo ra nó